JPH0360097B2 - - Google Patents
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- JPH0360097B2 JPH0360097B2 JP57230096A JP23009682A JPH0360097B2 JP H0360097 B2 JPH0360097 B2 JP H0360097B2 JP 57230096 A JP57230096 A JP 57230096A JP 23009682 A JP23009682 A JP 23009682A JP H0360097 B2 JPH0360097 B2 JP H0360097B2
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- Japan
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- optical waveguide
- waveguides
- optical
- central
- waveguide
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
- G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching
- G02F1/313—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
- G02F1/3137—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure with intersecting or branching waveguides, e.g. X-switches and Y-junctions
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(a) 発明の技術分野
本発明は光導波路の改良に関するものである。
(b) 技術の背景
光通信等の光応用分野において、光回路素子の
小型化、量産性を目的として光の伝送効率の良い
小型化された、高性能の光導波路が開発されてい
る。
小型化、量産性を目的として光の伝送効率の良い
小型化された、高性能の光導波路が開発されてい
る。
(c) 従来技術と問題点
従来のこのような光導波路について第１図、第
２図、第３図を用いて説明する。第１図より第３
図までは従来の光導波路の構造を示す平面図で、
これらの図に示されている光導波路はリチウムナ
イオベート（LiNbo3）よりなる電気光学結晶基
板１にチタン（Ti）をパターン化して蒸着し、
約1000℃の温度で５〜10時間加熱することにより
Tiを基板内部に拡散させて光導波路２，３，４
を形成する。第１図で示される光導波路は方向性
結合器型スイツチとして良く知られており、この
型の光導波路は入力線路、出力線路はシングルモ
ード導波路であるが中央部は二本の平行な導波路
２Ａ，２Ｂより成り、この部分では基本モード
（対称モード）と一次モード（非対称モード）光
が励起するように設計されており、該導波路間で
光が結合を持ち、二つのモードの伝播速度の差に
より、πだけ位相がずれると一方の導波路例えば
２Ａより他方の導波路２Ｂへの光を遷移を可能と
する。該導波路２Ａ，２Ｂ間の光の遷移は導波路
上に形成された各種形状の電極（図示せず）を介
して導波路の外の屈折率を変化させて操作するよ
うになつている。そしてこのような光導波路を有
する光スイツチでは基本モードと一次モードの伝
播定数差を大きくすれば、動作電圧は低くなり、
伝播定数の差を大きくするためには二本の平行線
路を接近させればよい。即ち一方の線路からしみ
出している光が他方の線路に結合し、他方の線路
に光パワーが移るわけであるが、このしみ出し量
が大きい程早く他方の線路に光が移ることにな
り、導波路が接近している方が早く光パワーが移
りやすくなり、このようにすれば電気光学効果な
どでこの部分の屈折率をわずかに変えてやれば、
それだけ早く移ることになる。しかしこの第１図
の従来例では素子の素子長が長くなる欠点を有す
る。また第３図に示す導波路は２モード型スイツ
チを構成し、第１図の中央部の導波路２Ａと２Ｂ
とを結合しているため、動作電圧は低くなるが、
かかる構造の導波路を有するデバイスでは導波路
巾が大きいため高次モード光や放射モード光を発
生しやすいため、基本モード光と一次モード光が
πだけ位相がずれても、他の高次モード光は中途
半端な状態となり、一方の導波路だけに光を出射
させることができず、他方の導波路にも光が出射
してしまいクロストーク特性が悪くなる欠点を有
する。
２図、第３図を用いて説明する。第１図より第３
図までは従来の光導波路の構造を示す平面図で、
これらの図に示されている光導波路はリチウムナ
イオベート（LiNbo3）よりなる電気光学結晶基
板１にチタン（Ti）をパターン化して蒸着し、
約1000℃の温度で５〜10時間加熱することにより
Tiを基板内部に拡散させて光導波路２，３，４
を形成する。第１図で示される光導波路は方向性
結合器型スイツチとして良く知られており、この
型の光導波路は入力線路、出力線路はシングルモ
ード導波路であるが中央部は二本の平行な導波路
２Ａ，２Ｂより成り、この部分では基本モード
（対称モード）と一次モード（非対称モード）光
が励起するように設計されており、該導波路間で
光が結合を持ち、二つのモードの伝播速度の差に
より、πだけ位相がずれると一方の導波路例えば
２Ａより他方の導波路２Ｂへの光を遷移を可能と
する。該導波路２Ａ，２Ｂ間の光の遷移は導波路
上に形成された各種形状の電極（図示せず）を介
して導波路の外の屈折率を変化させて操作するよ
うになつている。そしてこのような光導波路を有
する光スイツチでは基本モードと一次モードの伝
播定数差を大きくすれば、動作電圧は低くなり、
伝播定数の差を大きくするためには二本の平行線
路を接近させればよい。即ち一方の線路からしみ
出している光が他方の線路に結合し、他方の線路
に光パワーが移るわけであるが、このしみ出し量
が大きい程早く他方の線路に光が移ることにな
り、導波路が接近している方が早く光パワーが移
りやすくなり、このようにすれば電気光学効果な
どでこの部分の屈折率をわずかに変えてやれば、
それだけ早く移ることになる。しかしこの第１図
の従来例では素子の素子長が長くなる欠点を有す
る。また第３図に示す導波路は２モード型スイツ
チを構成し、第１図の中央部の導波路２Ａと２Ｂ
とを結合しているため、動作電圧は低くなるが、
かかる構造の導波路を有するデバイスでは導波路
巾が大きいため高次モード光や放射モード光を発
生しやすいため、基本モード光と一次モード光が
πだけ位相がずれても、他の高次モード光は中途
半端な状態となり、一方の導波路だけに光を出射
させることができず、他方の導波路にも光が出射
してしまいクロストーク特性が悪くなる欠点を有
する。
一方光スイツチには入力側、出力側に光フアイ
バを結合し易くするため、入力側及び出力側の
夫々の一対の光導波路の入端間及び出端間の間隔
はフアイバの径に応じた巾を持つことが必要とな
る。
バを結合し易くするため、入力側及び出力側の
夫々の一対の光導波路の入端間及び出端間の間隔
はフアイバの径に応じた巾を持つことが必要とな
る。
第１図、第３図の従来例では入出力側の光導波
路と、これらの間にはさまれた光導波路とは夫々
別々に導波路の長さとか角度等設計することが可
能であるが第２図に示す２モード型スイツチでは
図より明らかなように直線を交差させた構造を持
つため、入出力側の交差する光導波路の交差角と
交差位置間の光導波路の長さは従属的な関係とな
つている。この構造では基本モードと一次モード
を励起するための設計は容易である。
路と、これらの間にはさまれた光導波路とは夫々
別々に導波路の長さとか角度等設計することが可
能であるが第２図に示す２モード型スイツチでは
図より明らかなように直線を交差させた構造を持
つため、入出力側の交差する光導波路の交差角と
交差位置間の光導波路の長さは従属的な関係とな
つている。この構造では基本モードと一次モード
を励起するための設計は容易である。
そしてこの第２図では入出力側の光導波路の交
差角は第１図、第３図の場合より小さくして交差
位置間の中央光導波路の長さを同じくしている
が、交差角を図より大とすると交差位置間の中央
光導波路の長さは、第１図、第３図の場合より短
くなる。しかして動作電圧は交差位置間の中央光
導波路間の長さに反比例するため、その場合第２
図の構造では動作電圧は第１図、第３図の構成の
場合より高くなる。
差角は第１図、第３図の場合より小さくして交差
位置間の中央光導波路の長さを同じくしている
が、交差角を図より大とすると交差位置間の中央
光導波路の長さは、第１図、第３図の場合より短
くなる。しかして動作電圧は交差位置間の中央光
導波路間の長さに反比例するため、その場合第２
図の構造では動作電圧は第１図、第３図の構成の
場合より高くなる。
(d) 発明の目的
本発明は上述した欠点を除去し、低電圧で動作
し、素子長も比較的短く、更にクロストーク特性
の良い光導波路デバイスを提供することを目的と
するものである。
し、素子長も比較的短く、更にクロストーク特性
の良い光導波路デバイスを提供することを目的と
するものである。
(e) 発明の構成
本発明によればかゝる目的は、夫々が外方に向
かつて徐々に広がると共にその内方の一端で交差
する一対の入力側光導波路及び一対の出力側光導
波路と両導波路の交差位置間に設けられた中央光
導波路とよりなり、入力側及び出力側光導波路の
夫々の交差位置における外側直線状部とそれに結
合する中央光導波路の外側直線状部とは鈍角接続
となつており、かつ中央光導波路の中央部の巾は
交差位置における中央光導波路の巾より小に選ば
れていると共に、中央光導波路の外側直線状部が
その中央部に向かつて除々に細くなつていること
を特徴とする光導波路によつて達成される。
かつて徐々に広がると共にその内方の一端で交差
する一対の入力側光導波路及び一対の出力側光導
波路と両導波路の交差位置間に設けられた中央光
導波路とよりなり、入力側及び出力側光導波路の
夫々の交差位置における外側直線状部とそれに結
合する中央光導波路の外側直線状部とは鈍角接続
となつており、かつ中央光導波路の中央部の巾は
交差位置における中央光導波路の巾より小に選ば
れていると共に、中央光導波路の外側直線状部が
その中央部に向かつて除々に細くなつていること
を特徴とする光導波路によつて達成される。
(f) 発明の実施例
以下本発明の一実施例につき図面を用いて詳細
に説明する。第４図は本発明の光導波路の一実施
例を示す平面図で、第５図は本発明の光導波路の
他の実施例を示す平面図である。
に説明する。第４図は本発明の光導波路の一実施
例を示す平面図で、第５図は本発明の光導波路の
他の実施例を示す平面図である。
第４図に示すように本発明の光導波路は、それ
ぞれ一対の入力側光導波路２１Ａ，２１Ｂと一対
の出力側光導波路２２Ａ，２２Ｂとで挟まれた中
央光導波路２３とよりなり、入力側及び出力側の
夫々の光導波路交差角は第２図に比較して大きく
することが出来、更に中央光導波路の中央の部分
Ａで絞られて細くなつており、また入力側導波路
２１Ａ，２１Ｂと出力側導波路２２Ａ，２２Ｂの
夫々の交差位置における外側直線状部と中央光導
波路の外側直線状部とは鈍角接続となつており、
かつこの交差位置の巾は、中央部Ａにおける巾よ
り大となつている。従つて中央光導波路の長さが
従来の第２図で示すような入力側導波路と出力側
導波路が一直線に並んでいる場合の交差位置間の
光導波路より長くなつている。
ぞれ一対の入力側光導波路２１Ａ，２１Ｂと一対
の出力側光導波路２２Ａ，２２Ｂとで挟まれた中
央光導波路２３とよりなり、入力側及び出力側の
夫々の光導波路交差角は第２図に比較して大きく
することが出来、更に中央光導波路の中央の部分
Ａで絞られて細くなつており、また入力側導波路
２１Ａ，２１Ｂと出力側導波路２２Ａ，２２Ｂの
夫々の交差位置における外側直線状部と中央光導
波路の外側直線状部とは鈍角接続となつており、
かつこの交差位置の巾は、中央部Ａにおける巾よ
り大となつている。従つて中央光導波路の長さが
従来の第２図で示すような入力側導波路と出力側
導波路が一直線に並んでいる場合の交差位置間の
光導波路より長くなつている。
このように入力側および出力側の光導波路夫々
の交差位置で挟まれた中央光導波路を従来のもの
より寸法を長くしてあるため電極に印加される電
圧は低電圧ですみ、又中央部分を細く絞ると高次
モードが励起しにくい条件となり、このことは不
要な高次モードが選択的に放射されることを意味
し、従来よりクローストークが少なくなる。
の交差位置で挟まれた中央光導波路を従来のもの
より寸法を長くしてあるため電極に印加される電
圧は低電圧ですみ、又中央部分を細く絞ると高次
モードが励起しにくい条件となり、このことは不
要な高次モードが選択的に放射されることを意味
し、従来よりクローストークが少なくなる。
またこの他、本発明の他の実施例として第５図
に示すように入力側導波路３１Ａ，３１Ｂおよび
出力側導波路３２Ａ，３２Ｂではさまれた中央光
導波路３３は中央部分Ｂにおける光導波路巾ｂ
が、各入出力光導波路巾ａよりも大きく、入出力
側光導波路の交差位置の巾ｃよりも小さい値を持
つ。このような光導波路を用いることにより、上
述の光導波路と同様に従来よりクロストークが少
なく、電極に印加される電圧がより低電圧で済む
ことが実験的に確かめられた。
に示すように入力側導波路３１Ａ，３１Ｂおよび
出力側導波路３２Ａ，３２Ｂではさまれた中央光
導波路３３は中央部分Ｂにおける光導波路巾ｂ
が、各入出力光導波路巾ａよりも大きく、入出力
側光導波路の交差位置の巾ｃよりも小さい値を持
つ。このような光導波路を用いることにより、上
述の光導波路と同様に従来よりクロストークが少
なく、電極に印加される電圧がより低電圧で済む
ことが実験的に確かめられた。
このような光導波路を形成するには電気光学結
晶のLiNbO3の基板上にマスクを用いて所定パタ
ーンにTiを膜厚約400Å、約7μmの巾寸法で蒸着
したのち、1040℃の温度で拡散して深さ約5μmの
光導波路を形成する。その後必要とあらばSiO2
膜を蒸着して絶縁膜を形成したのち、Al金属を
所定のパターンに蒸着して電極を形成して光導波
路を形成する。
晶のLiNbO3の基板上にマスクを用いて所定パタ
ーンにTiを膜厚約400Å、約7μmの巾寸法で蒸着
したのち、1040℃の温度で拡散して深さ約5μmの
光導波路を形成する。その後必要とあらばSiO2
膜を蒸着して絶縁膜を形成したのち、Al金属を
所定のパターンに蒸着して電極を形成して光導波
路を形成する。
(g) 発明の効果
以上述べたように本発明の光導波路によれば低
電圧で動作し、クロストークの現象が少ない高性
能の光導波路が得られる利点を生じる。
電圧で動作し、クロストークの現象が少ない高性
能の光導波路が得られる利点を生じる。
第１図より第３図までは従来の光導波路の構造
を示す平面図、第４図、第５図は本発明の光導波
路の一実施例を示す平面図である。 図において１はLiNbo3基板、２，２Ａ，２Ｂ，
３，４，２３，３３，は光導波路、特に２１Ａ，
２１Ｂ，３１Ａ，３１Ｂは入力側光導波路、２２
Ａ，２２Ｂ，３２Ａ，３２Ｂは出力側光導波路
Ａ，Ｂは中央光導波路の中央部分、ａ，ｂ，ｃは
光導波路の巾寸法を示す。
を示す平面図、第４図、第５図は本発明の光導波
路の一実施例を示す平面図である。 図において１はLiNbo3基板、２，２Ａ，２Ｂ，
３，４，２３，３３，は光導波路、特に２１Ａ，
２１Ｂ，３１Ａ，３１Ｂは入力側光導波路、２２
Ａ，２２Ｂ，３２Ａ，３２Ｂは出力側光導波路
Ａ，Ｂは中央光導波路の中央部分、ａ，ｂ，ｃは
光導波路の巾寸法を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 夫々が外方に向かつて徐々に広がると共にそ
の内方の一端で交差する一対の入力側光導波路及
び一対の出力側光導波路と、両導波路の交差位置
間に設けられた中央光導波路とよりなり、 入力側及び出力側光導波路の夫々の交差位置に
おける外側直線状部とそれに結合する中央光導波
路の外側直線状部とは鈍角接続となつており、 かつ中央光導波路の中央部の巾は交差位置にお
ける中央光導波路の巾より小に選ばれていると共
に、中央光導波路の外側直線状部がその中央部に
向かつて徐々に細くなつていることを特徴とする
光導波路。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23009682A JPS59121308A (ja) | 1982-12-28 | 1982-12-28 | 光導波路 |
| DE8383305761T DE3381598D1 (de) | 1982-09-30 | 1983-09-27 | Optischer bipolarschalter mit spannungssteuerung mittels sich kreuzenden wellenleitern. |
| EP83305761A EP0105693B1 (en) | 1982-09-30 | 1983-09-27 | Bipolar voltage controlled optical switch using intersecting waveguide |
| US06/890,974 US4730884A (en) | 1982-09-30 | 1986-07-29 | Bipolar voltage controlled optical switch using intersecting waveguides |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23009682A JPS59121308A (ja) | 1982-12-28 | 1982-12-28 | 光導波路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59121308A JPS59121308A (ja) | 1984-07-13 |
| JPH0360097B2 true JPH0360097B2 (ja) | 1991-09-12 |
Family
ID=16902482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23009682A Granted JPS59121308A (ja) | 1982-09-30 | 1982-12-28 | 光導波路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59121308A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5788410A (en) * | 1980-11-21 | 1982-06-02 | Fujitsu Ltd | Cross waveguide and optical switch |
-
1982
- 1982-12-28 JP JP23009682A patent/JPS59121308A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59121308A (ja) | 1984-07-13 |
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